1.1. Строение кислорода

Кислород – элемент VI А группы 2-го периода Периодической системы элементов (20862 байт); порядковый номер 8; атомная масса 16; электроотрицательность 3,5. Электронная конфигурация в основном состоянии 1s²2s²2p⁴:

В различных соединениях кислород может находиться в состояниях sp³ и sp²-гибридизации.

Соединения, содержащие атом кислорода в sp³-гибридизованном состоянии:

sp²-Гибридизованный атом кислорода присутствует в соединениях с карбонильной группой С=О:

Например:

Кроме того, кислород в sp²-состоянии может быть и в группах ОН или ОR, если они связаны с sp²-атомом С. Например, в феноле:

Прикладная программа, предназначенная для работы с периодической таблицей, на данном web-сайте не размещена. Ее можно найти в интерактивном компьютерном учебнике на CD ROM (см. описание учебника).

1.2. Химические связи кислорода

Строение и, следовательно, свойства соединений кислорода определяются характером его химических связей и типом гибридизации, влияющей на форму молекулы.

Тип гибридизации кислорода	Электронная конфигурация	Число гибридных орбиталей	Валентный угол
sp3	1s2 (2sp3)6	4	 105
sp2	1s2 (2sp2)5 2p1	3	120

За счет двух одноэлектронных АО кислород способен к образованию двух ковалентных связей с другими атомами по обменному механизму. В этом случае кислород проявляет валентность 2 и имеет две неподеленные электронные пары. Такой атом кислорода может выступать донором пары электронов, образуя третью связь по донорно-акцепторному механизму. При этом кислород приобретает валентность 3 и заряд +1 (например, в ионе гидроксония H₃O⁺ или алкилгидроксония RH₂O⁺).

Т акое взаимодействие кислородсодержащих соединений играет важную роль при проведении реакций в присутствии сильных минеральных кислот в качестве катализаторов (кислотный катализ).

Положительно заряженный атом кислорода может участвовать в образовании ионной связи. Например, в хлориде метилгидроксония:

Электроотрицательности кислорода, водорода, углерода, соответственно, равны 3,5, 2,1 и 2,5. Поэтому связи кислорода с Н или С являются ковалентными полярными. В этих связях электронная плотность смещена к более электроотрицательному атому кислорода, создавая на нем частичный отрицательный заряд, а на углероде или водороде - частичный положительный.

Распределение электронной плотности на атомах молекулы определяет ее реакционную способность: полярный характер связей кислорода с водородом и углеродом способствует гетеролитическому их разрыву и протеканию реакций по ионному механизму.

Рис.1.1а. Иллюстрация рабочего окна прикладной программы.

2. Гидроксисоединения

К органическим гидроксисоединениям относятся вещества, содержащие одну или более гидроксильных групп –ОН, связанных с углеводородным радикалом.

В зависимости от характера углеводородного радикала эти соединения подразделяют на две большие группы:

 спирты R–OH

 фенолы Ar–OH,

где R – алкил (алифатический углеводородный радикал);      Ar – арил (ароматический радикал, свободная валентность которого принадлежит атому углерода бензольного кольца, например, радикал фенил C₆H₅–).

Радикал бензил C₆H₅–CH₂– является арилалкилом (свободная валентность находится при насыщенном атоме углерода), поэтому соединение C₆H₅–CH₂–ОН относится к спиртам.